анкерная крепь

Формула изобретения

1. Анкерная крепь, содержащая закрепляющую втулку, анкер, включающий грузонесущий стержень с опорным элементом винтового профиля и наконечником, опорную шайбу и гайку, отличающаяся тем, что закрепляющая втулка состоит из одного или более закрепителей анкеров минеральных патронированных, опорный элемент грузонесущего стержня анкера выполнен в виде отрезков одно- или многозаходного винтового профиля, наконечник выполнен в форме n-угольной пирамиды.

2. Анкерная крепь по п.1, отличающаяся тем, что закрепитель анкеров минеральный патронированный выполнен в виде патрона, состоящего из водопроницаемой оболочки, заполненной расширяющейся цементной смесью, и затворяемого перед установкой в шпур путем погружения его в воду.

3. Анкерная крепь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что расширяющаяся цементная смесь состоит из портландцемента, глиноземистого шлака, гипса и активизатора твердения.

4. Анкерная крепь по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что в качестве активизатора твердения применена кальцинированная сода.

5. Анкерная крепь по п.1, отличающаяся тем, что параметры опорного элемента одно- или многозаходного винтового профиля, количество граней и угол при вершине пирамиды наконечника выбираются в зависимости от условий применения анкерной крепи и физико-механических свойств закрепителя анкеров минерального патронированного.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к креплению горных выработок, а именно к анкерной крепи.

В мировой практике широко применяются различные виды анкерных крепей, которые обеспечивают в различной степени упрочнение пород свода горной выработки, тем самым исключая обрушение свода. В настоящее время нашли широкое применение в производстве горных работ крепи анкерно-стержневых видов с быстротвердеющими органическими или минеральными наполнителями. В основном все виды таких крепей сводятся к стержневым анкерам с ампульным наполнителем органическими или минеральными быстротвердеющими составами [1].

Известна конструкция анкерной крепи, включающая установленный в скважине грузонесущий стержень с эксцентрично поставленной опорной головкой на его замковом конце, минеральный заполнитель, подпорный элемент с эксцентрично поставленной шайбой. Головка имеет торцевую часть в виде усеченного конуса с углом наклона к оси грузонесущего стержня 1-15^o, снабженную бороздкой. Причем отношение длины конической части к цилиндрической равно 1:(1,8-2), а высота цилиндрической части составляет не менее диаметра скважины, зазор между цилиндрической частью и стеной скважины равен 3,0-3,3% от диаметра скважины, при этом минеральный заполнитель берут с крупностью зерен 5-100% от зазора. Кроме того, в анкерной крепи между минеральным заполнителем и шайбой установлена эксцентричная эластичная шайба [2].

Недостатками известного технического решения являются сложность конструкции анкера, высокая трудоемкость его изготовления и установки, низкая скорость закрепления.

Наиболее близким аналогом является анкерная крепь, включающая грузонесущий стержень с опорным элементом на его замковом конце, замок, выполненный в виде закрепляющей втулки, состоящей из патрона, в который помещена удерживающая пробка из крошки горной неразмокающей породы, подпорный элемент, ограничивающий пробку со стороны устья скважины, опорную шайбу с гайкой. При этом опорный элемент снабжен шнеком и конусным наконечником [3].

Недостатком указанного решения является сложность его конструкции, высокая трудоемкость изготовления и установки, низкая скорость установки анкера и низкая эксплуатационная надежность при закреплении.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение вышеперечисленных недостатков и от его применения может быть получен следующий технический результат: сокращение времени установки анкера, снижение трудоемкости его изготовления и установки, повышение адгезии за счет улучшения перемешивания компонентов и разрушения оболочки и, как следствие, повышение прочности и надежности крепления анкера.

Единый технический результат достигается тем, что анкерная крепь содержит закрепляющую втулку, анкер, включающий грузонесущий стержень с опорным элементом винтового профиля и наконечником, опорную шайбу и гайку. Закрепляющая втулка состоит из одного или более закрепителей анкеров минеральных патронированных, выполненных в виде патронов, состоящих из водопроницаемой оболочки, заполненной расширяющейся цементной смесью. Перед установкой в шпур патроны затворяют путем погружения их в воду. Расширяющаяся цементная смесь состоит из портландцемента, глиноземистого шлака, гипса и активизатора твердения. В качестве активизатора твердения используют кальцинированную соду. Опорный элемент грузонесущего стержня анкера выполнен в виде отрезков одно- или многозаходного винтового профиля, наконечник выполнен в форме n-угольной пирамиды. Параметры опорного элемента одно- или многозаходного винтового профиля, количество граней и угол при вершине пирамиды наконечника выбираются в зависимости от условий применения анкерной крепи и физико-механических свойств закрепителя анкеров минерального патронированного.

На фиг.1 показана анкерная крепь, осевой разрез, на фиг.2 - закрепитель анкеров минеральный патронированный, общий вид.

Анкерная крепь состоит из закрепляющей втулки 1, сформированной из одного или более патронов 2, выполненных из водопроницаемой оболочки 3, заполненной расширяющейся цементной смесью 4, анкера 5, выполненного в виде грузонесущего стержня 6. На конце грузонесущего стержня 6, вводимого в шпур 7, предусмотрен опорный элемент 8 винтового профиля, выполненного в виде отрезков одно- или многозаходной винтовой линии, с наконечником 9, выполненным в форме n-угольной пирамиды. При этом параметры опорного элемента одно- или многозаходного винтового профиля, количество граней и угол при вершине пирамиды наконечника 9 выбираются в зависимости от условий применения анкерной крепи и физико-механических свойств закрепителя анкеров минерального патронированного. На внешнем конце анкера 5 установлены опорная шайба 10 и гайка 11.

Расширяющаяся цементная смесь 4 производится из портландцемента, глиноземистого шлака, гипсового компонента и кальцинированной соды в качестве активизатора твердения.

Установку и закрепление анкера осуществляют следующим образом.

В шпур 7 с помощью грузонесущего стержня 6 вводят один или более патронов 2, предварительно затворенных в воде, до упора в забой шпура 7. Затем подают анкер 5. Путем поступательного перемещения и вращения подают грузонесущий стержень 6, который своим пирамидальным наконечником 9 разрушает оболочку патрона 2 и внедряется в смесь 3. А посредством одно- или многозаходной винтовой линии опорный элемент 8 перемешивает расширяющуюся цементную смесь 3 и уплотняет ее по всей длине. Затем устанавливают опорную шайбу 10 и гайку 11, создают необходимое предварительное натяжение анкера.

Использование анкерной крепи позволит сократить и стабилизировать время установки анкеров за счет выполнения грузонесущего стержня анкера с пирамидальным наконечником, получить улучшенное перемешивание компонентов закрепителя анкеров минерального патронированного и разрушение оболочки, улучшив таким образом адгезию и, как следствие, повысив прочность и надежность закрепления анкера. Опорный элемент винтового профиля, выполненный в виде отрезков одно- или многозаходной винтовой линии, позволяет поднять кривую набора прочности анкерной крепи, повысив ее несущую способность в начальный период работы.

Источники информации

1. В.Е.Ануфриев, Е.А.Косьминов, В.Я.Ибряшкин, А.В.Ремезов, А.В.Кадошников, В.И.Храмцов. Перспективы развития технологии крепления контура выработки анкерными крепями. - Кемерово, Кузбассвузиздат, 1999 г., 15-26.

2. Патент РФ 2083843, кл. E 21 D 21/00 oт 10.07.97.

3. Авт. свидетельство СССР 1073471, кл. E 21 D 21 /00 oт 15.02.84 - прототип.